[发明专利]一种用于脱汞的交换有三价铁离子的磺酸树脂脱汞剂及其再生方法

说明书

本发明属于脱汞剂技术领域，具体公开了一种用于脱汞的交换有三价铁离子的磺酸树脂脱汞剂及其再生方法。用三价铁盐溶液浸泡磺酸树脂，在磺酸树脂上交换负载三价铁离子；负载有三价铁离子的磺酸树脂可用于脱除流体中的单质汞和氧化汞。脱汞后的脱汞剂用双氧水将亚汞盐氧化为二价汞盐，然后用盐酸或可溶性盐酸盐洗脱二价汞盐。该脱汞剂可再生循环使用，载体也容易回收，克服了现有脱汞剂脱汞后无法再生，或废脱汞剂难于处理，带来环境污染的缺点，具有很广阔的市场前景。

技术领域

本发明属于脱汞剂技术领域，具体公开了一种用于脱汞的交换有三价铁离子的磺酸树脂脱汞剂及其再生方法。

背景技术

天然气作为我国能源结构的重要组成部分，是一种高效、清洁的燃料，但天然气中往往含有元素汞。含汞天然气燃烧或泄露都会产生环境汞污染，另外，尽管天然气中汞含量极微，但它仍可在天然气液化、凝液回收以及脱氮装置的低温系统中积累，引起装置中铝制板翅式换热器的腐蚀泄漏，危害极大。如果物流中含水，则水就会与汞齐发生化学反应从而加快腐蚀。所以天然气脱汞是天然气开采的重要环节。

现有的天然气脱汞方法可以分为物理法脱汞和化学法脱汞。其中物理法脱汞有低温分离脱汞工艺，阴离子树脂等吸附剂物理吸附脱汞工艺等，其中低温分离脱汞工艺可以同时脱水脱汞，但是脱汞深度低，而且汞会进入液烃、污水等造成二次污染，而且清洗设备困难，此法没有被推广使用；阴离子树脂等物理吸附脱汞处理量有限，脱汞效果不佳。化学法脱汞主要有溶液吸收法、固定床化学吸附法，其中溶液吸收法虽然脱汞深度可以达到0.25ug/m³，但是吸收液腐蚀性强，而且会产生含汞废水。目前，在天然气脱汞领域广泛应用的是固定床化学吸附法，该法脱汞深度高，容易实现连续化工艺，成本相对也较低。

固定床化学吸附脱汞剂从最早的在活性炭上负载硫、银活性组分，发展到在氧化铝载体上负载硫化铜、硫化铁等，目前国内工业化脱汞主要采用的是氧化铝上负载硫化铜脱汞剂。另外，将金属氧化物、贵金属等作为活性物质负载在载体上用于发电厂烟气脱汞有很多文献报道。

以上脱汞剂，包括目前工业化主要使用的氧化铝上负载硫化铜脱汞效果满足需求，也具有良好的热稳定性，使用时间也较长，但是依旧是一次性脱汞剂，不能重复使用，而且使用后的脱汞剂处理困难，会产生二次汞污染。开发可再生回收的脱汞剂不仅是天然气行业的大趋势，也是研究的热点。

中国专利CN109351326公布了一种可再生载银分子筛的天然气脱汞剂，通过浸渍法将银盐负载至载体上，最后通过干燥活化得到活性物质单质银，制得载银脱汞剂。此脱汞剂虽然理论上可以通过高温将生成的银汞齐分解，将汞单质蒸出，从而实现再生。但该法银汞齐分解困难，微量汞很难蒸出，而且高温会造成脱汞剂活性物团聚，而且该脱汞剂成本很高。所以开发可再生，或废脱汞剂容易回收的脱汞剂将会成为以后脱汞剂的发展趋势。

发明内容

为了克服现有脱汞剂不可再生，废脱汞剂无法处理或者处理困难，成本高的缺点，本发明提供了一种容易回收再生的脱汞剂。本发明的可再生脱汞剂用于脱除天然气、烟气、液化石油气和凝析油中的单质汞和氧化汞。

本发明目的的实现是将磺酸树脂在三价铁盐中浸泡交换负载三价铁离子制得交换有三价铁离子的磺酸树脂脱汞剂。

该脱汞剂制备中所用的三价铁盐为氯化铁、硝酸铁、硫酸铁中的一种或几种的混合物，优选氯化铁，硝酸铁。

该脱汞剂制备中所用的磺酸树脂可以是732、734型阳离子交换树脂，D001、D002大孔型阳离子交换树脂，以及国外相当型号的树脂。

本发明实现脱汞的操作是将脱汞剂装入固定床，通气体，或液体脱汞，或将脱汞剂浸泡在液体中脱汞。

本脱汞剂主要脱除单质汞，由三价铁离子氧化单质汞为一价汞，从而从流体脱除单质汞；当流体中含有单质汞，同时混有氧化汞时，磺酸树脂上保留一定数量的H型磺酸基，氧化汞也能脱除。